Strategii de inspecţie şi testare a plăcilor electronice

25 FEBRUARIE 2008

Testarea automată XRAY: Teradyne XStation

Noile tehnologii de ansamblare obligă producătorii de plăci electronice populate să îşi modifice metodologiile de inspecţie şi testare. Un punct critic este verificarea calităţii lipiturilor în condiţiile în care tot mai puţine dintre acestea sunt vizibile. Problema vizibilităţii lipiturilor componentelor electronice (verificate în mod tradiţional cu aparatura de inspecţie optică automată – AOI sau cu echipamentele de testare in-circuit – ICT) devine tot mai acută datorită următorilor factori:
1) creşterea complexităţii plăcilor electronice 2) introducerea procesului lead-free 3) utilizarea pe scară largă a BGA-urilor 4) circuitele integrate folosesc tensiuni de alimentare tot mai mici şi frecvenţe tot mai mari ceea ce restricţionează testul electric 5) design-ul compact al PCB-urilor.
Practic, la un PCB cu 3000 de lipituri, dacă există 4 IC-uri de tip BGA cu câte 250 pini, ajungem ca 33% din PCB să nu poată fi testat. În aceste cazuri inspecţia folosind tehnologia XRAY devine mai mult decât necesară.
Teradyne a introdus recent a nouă tehnologie revoluţionară de inspecţie cu raze X, denumită Clear Vue care maximizează posibilităţile de testare a plăcilor electronice. Această tehnologie a fost introdusă în echipamentul de inspecţie in-line Teradyne XStation.

Mai jos avem o descriere a principiilor de măsură în cazul tehnologiei cu raze X pentru echipamentele din generaţiile 2, 3 şi 4: Laminografie 3D, Transmisie 2D, ClearVue 3D. Laminografia 3D are dezavantajul utilizării emiţătorului şi a detectorului rotativ pentru schimbarea focalizării, urmând ca imaginea 3D să fie refăcută prin maparea imaginilor achiziţionate în funcţie de măsurătorile de înălţime făcute cu o rază laser.

Rezoluţia imaginii şi maparea 3D lasă de dorit în cazul plăcilor electronice dense, multilayer. De asemenea mişcarea mecanică a detectorului şi a sursei de rază X pentru a prelua imagini din diverse unghiuri, pe lângă faptul că este o sursă de eroare are şi dezavantajul unui timp de achiziţie a imaginilor mai îndelungat. De aceea prin Clear Vue Teradyne a îmbinat avantajul stabilităţii şi repetabilităţii măsurătorilor 2D cu posibilitatea interpretării 3D a imaginilor.

Practic, ClearVue furnizează cel mai înalt nivel de acoperire al defectelor cu cea mai mică rată de alarme false din industrie. Performanţa acesta este obţinută prin utilizarea mai multor imagini statice ce reconstruiesc tomografic o imagine 3D a zonei inspectate. Diferenţa majoră faţă de alte sisteme constă în faptul că imaginile sunt capturate folosind un emiţător şi un detector fix multizonă de raze X. Prin utilizarea acestei tehnici se elimină mişcarea mecanică, iar acesta duce la obţinerea de imagini cu o rezoluţie foarte ridicată. Mai jos, avem exemplificat principiul de reconstrucţie al imaginii folosind tehnologia Clear Vue.
Detectorul de raze X achiziţionează imagini folosind 9 zone de detecţie distincte. Placa electronică este deplasată rapid cu ajutorul unui conveior, iar imaginile 2D colectate din mai multe unghiuri sunt suprapuse şi astfel se obţine o informaţie tridimensională de acurateţe care este analizată de algoritmii software. Astfel problemele de proces asociate cu micro BGA-uri, CSP-uri, componente 0201 pot fi uşor diagnosticate.

Achiziţia imaginilor 2D de către detectorul de raze X cu 9 zone.
Mai jos avem exemplificarea unui defect de lipsă a lipiturii, a unui exces de pastă şi a unei întreruperi, obţinut prin suprapunerea imaginilor colectate de către detectorul de raze X cu 9 zone.

Astfel Clear Vue permite detectarea erorilor fără pierderea calităţii imaginii iniţiale. De asemenea, inspecţia se execută simultan pentru componentele de pe ambele părţi, Clear Vue ştiind să distingă automat elementele de imagine de pe partea superioară şi partea inferioară a plăcii electronice.

Practic, folosind sursa şi detectorul fix putem să facem o diferenţiere între imaginile top şi bottom deoarece pe fiecare din cele 9 zone de detecţie, la aceleaşi coordonate X, Y există o distincţie clară a proiecţiei imaginii de pe partea superioară a plăcii, top (T) şi de pe partea inferioară a plăcii, bottom (B), acest lucru făcându-se dintr-o singură scanare. Mai sus avem descrierea zonelor de sensibilitate pentru top (T) şi bottom (B) pe suprafaţa detectorului de raze X.

Algoritmii software ştiu să interpreteze imaginile achiziţionate şi să dea verdictul final. Astfel imaginile de mai jos sunt exemplificări ale posibilelor defecte, intensitatea nivelului de gri dintr-o anumită zonă fiind o măsură existenţei sau a lipsei lipiturii, dar interpretarea rezultatelor este mult mai detaliată.
Algoritmii software sunt dezvoltaţi pentru toate modelele de lipituri fiind în stare să diagnostigheze următoarele tipuri de defecte: scurtcircuite, întreruperi, pastă de lipit insuficientă, pastă de lipit în exces, componente aliniate eronat, pini IC desprinşi, defecte pini BGA-uri, componente tombstone etc.

XFrame Programming Software

XVer Repair Station

Echipamentul Xstation are şi capabilitate de inspecţie 2D. Dacă se doreşte o testare rapidă la maximum de viteză detectorul de raze X funcţionează ca şi un modul unitar, cu o singură zonă. În acest caz algoritmii interprează imaginea 2D. În cazul în care se utilizează numai algoritmi 2D sistemul este de până la 10 ori mai rapid.
În aplicaţiile curente utilizatorii XStation pot utiliza o combinaţie între modul de inspecţie 2D şi inspecţia 3D, software-ul de programare optimizând algoritmii de detecţie în funcţie de topologia plăcii electronice de testat.
Optimizarea algoritmilor la XStation şi software-ul de procesare a fost gândit astfel încât acest echipament să poată fi folosit in-line împreună cu aparatura de testare in-circuit. A fost o adevarată provocare având în vedere că timpul de testare al unui echipament de testare in-circuit Teradyne este extrem de scăzut. Software-ul de operare/dezvoltare al programului de inspecţie este realizat sub Windows, fiind intuitiv şi uşor de utilizat.

Informaţia despre măsurătorile făcute este stocată într-o bază de date. Staţia de verificare şi reparaţii ne permite examinarea plăcilor electronice care prezinta erori, prin interogarea bazei de date. Astfel un operator experimentat analizează imaginile corespunzătoare erorilor semnalate – achiziţionate de către XRAY şi ia decizia dacă eroarea raportată este adevarată sau falsă.
Interogarea bazei de date permite realizarea de rapoarte despre defectele false şi a productivităţii echipamentului. Procentul erorilor false la XStation este sub 100ppm (0,01%). Alăturat, am ataşat datele tehnice principale ale echipamentului XStation Teradyne.

ALFA TEST asigură suportul regional în România, Ungaria şi Bulgaria pentru maşinile de testare in-circuit şi XRAY Teradyne, având o baza instalată de peste 150 de echipamente de testare.
Pentru informaţii suplimentare despre această tehnologie vă stau la dispoziţie.
Ing. Marius Toader
ALFA TEST SRL
marius.toader@alfatest.ro
www.alfatest.ro

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile necesare sunt marcate *

  • Folosim datele dumneavoastră cu caracter personal NUMAI pentru a răspunde comentariilor/solicitărilor dumneavoastră.
  • Pentru a primi raspunsuri adecvate solicitărilor dumneavoastră, este posibil să transferăm adresa de email și numele dumneavoastră către autorul articolului.
  • Pentru mai multe informații privind politica noastră de confidențialitate și de prelucrare a datelor cu caracter personal, accesați link-ul Politica de prelucrare a datelor (GDPR) si Cookie-uri.
  • Dacă aveți întrebări sau nelămuriri cu privire la modul în care noi prelucrăm datele dumneavoastră cu caracter personal, puteți contacta responsabilul nostru cu protecția datelor la adresa de email: gdpr@esp2000.ro
  • Abonați-vă la newsletter-ul revistei noastre